(57)【要約】【課題】  小型で、光軸ずれを補正することが可能な光複合デバイス及び光送受信モジュールを提供する。【解決手段】  溝２ａには、光アイソレータ６と、その両側に設置された光学素子基板７ａ、７ｂとが設置されている。光学素子基板７ａは、ＧＩファイバ３ｂと接する面に光フィルタ５が成膜されている。光フィルタ５は、所定の波長を有する光ビームを反射し、別の波長を有する光ビームを透過させる誘電体多層膜からなる。光フィルタ５、光アイソレータ６及び光学素子基板７が一体的に形成されており、その一体化された状態で、溝２ａ内に埋め込まれている。ＧＩファイバ３ｂから出射した光ビームは光フィルタ５によりフェルール２の外部に反射される。ＧＩファイバ４ｂを出射した光ビームは、光アイソレータ６により光路が調整され、光軸ずれが減少した状態でＧＩファイバ３ｂに入射する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状に配置された第１の光ファイバと、
前記第１の光ファイバとほぼ同一直線状に配置された第２の光ファイバと、
光透過性を有し、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバを支持し、前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとの間に前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバの光軸に対して第１の角度をなして斜めに形成された溝部を有する光ファイバ支持体と、
前記溝部内に設置された複合光学素子と、を有し、
前記複合光学素子は、少なくとも、ファラデー回転子及び前記ファラデー回転子の両側に設置された偏光子を有する光アイソレータ素子と、前記溝部の少なくとも一方の断面に設置された光フィルタ又はミラーとを有し、
前記第１の角度は、前記第１の光ファイバ又は前記第２の光ファイバから出射され、前記フィルタ又は前記ミラーにより反射される光が、前記光ファイバ支持体の外部に出射される角度であることを特徴とする光複合デバイス。
【請求項２】
前記複合光学素子は、前記光アイソレータ素子と前記光フィルタ又は前記ミラーとの間に、楔型形状の光学素子を有し、
前記光フィルタ又は前記ミラーと、前記楔型形状の光学素子と、前記光アイソレータ素子とが一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光複合デバイス。
【請求項３】
前記第１の光ファイバは、第１のシングルモード光ファイバの先端に第１の屈折率分布型光ファイバが設置され、
前記第２の光ファイバは、第２のシングルモード光ファイバの先端に第２の屈折率分布型光ファイバが設置され、
前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバは、前記第１の屈折率分布型光ファイバと前記第２の屈折率分布型光ファイバとが互いに向かい合うように配置され、
前記第１の屈折率分布型光ファイバの長さと前記第２の屈折率分布型光ファイバの長さとがほぼ同じであることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の光複合デバイス。
【請求項４】
前記複合光学素子のうち、前記第１の屈折率分布型光ファイバ及び前記第２の屈折率分布型光ファイバのコアの中心軸上の屈折率との差が最も大きいものが、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバの光軸に対して第２の角度をなして斜めに設置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光複合デバイス。
【請求項５】
前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバは、前記光ファイバ支持体内に挿入されて支持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光複合デバイス。
【請求項６】
前記光ファイバ支持体は、表面に直線状の溝が形成され、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバは、前記直線状の溝に設置されて支持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光複合デバイス。
【請求項７】
直線状の位置決め溝が形成された支持基板と、
前記位置決め溝に設置された請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光複合デバイスと、
前記第２の光ファイバに光を入射させる発光素子と、
前記第１の光ファイバから出射されて前記光フィルタ又は前記ミラーで反射され、前記光ファイバ支持体を透過した光を受光する受光素子と、
を有することを特徴とする光送受信モジュール。
【請求項８】
前記第２の光ファイバは、前記発光素子側に、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバのコア径よりもコア径が小さい第３の光ファイバが融着固定されていることを特徴とする請求項７に記載の光送受信モジュール。
【請求項９】
光ファイバが支持された光ファイバ支持体を用意し、
前記光ファイバを横断し、前記光ファイバの光軸に対して第１の角度を有する溝を前記光ファイバ支持体に形成する溝形成工程と、
ファラデー回転子及び前記ファラデー回転子の両側に設置された偏光子を有する光アイソレータ素子と、楔型形状の第１の光学素子と、一方の面に光フィルタ又はミラーが設置された楔型形状の第２の光学素子と、を用意し、
前記光アイソレータ素子の一方の面に前記第１の光学素子を接着し、
前記第１の光学素子が接着された面の反対側の面に、前記光フィルタ又は前記ミラーが設置された面の反対側の面を接着させることにより、前記光アイソレータ素子の他方の面に前記第２の光学素子を接着し、
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とで前記光アイソレータ素子を挟んだ構成を有し、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子と前記光アイソレータ素子とが一体化された複合光学素子を作製する複合光学素子作製工程と、
一体化された前記複合光学素子を前記光ファイバ支持体に形成された前記溝内に埋め込む工程と、
を有することを特徴とする光複合デバイスの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に用いられる光複合デバイス及びそれを用いた光送受信モジュールに関する。特に、光ファイバが光を透過する材質に支持され、その光ファイバ内を伝播する光を合分波させる光フィルタ又はミラーと、光アイソレータ素子とを埋め込んだ、複数の機能を備えた光複合デバイス及びその光複合デバイスを備えた光送受信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｈｏｍｅ）に代表される加入者系通信システムとして、光ファイバを用いて二波長で双方向通信を行なう波長多重方式（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）や、時間分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）が使用されている。
【０００３】
光ファイバ通信に用いられる送信モジュール又は受信モジュールにおいて、発光素子（又は受光素子）と光ファイバとを光学的に効率良く接続する方法として、従来はレンズを用い、高精度に位置を調整して各光学素子を固定する方法が採用されていた。その後、高精度に加工されたＳｉプラットホーム等を用いた位置決めベンチ上に、光ファイバや発光素子（受光素子）等をパッシブアライメントで実装することにより光通信装置が作製されるようになり、低コスト化及び小型化が進んでいる。
【０００４】
この様な光ファイバ通信を行なう構成として、特許文献１に記載されている光通信装置が知られている。特許文献１に記載の光送受信モジュールは、主に加入者系（アクセス系）のネットワークに用いられるものであり、情報の伝送速度は、数Ｍｂｐｓ〜数百Ｍｂｐｓである。しかし、光ネットワークの更なる高速化及び経済化の流れから、加入者系（アクセス系）ネットワークにおいても、伝送速度が数Ｇｂｐｓを超える安価な光送受信モジュールが必要となってきた。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の光送受信モジュールの構成において、数Ｇｂｐｓを超える伝送速度で通信を行なうと、光ファイバを通じてフィールドからの戻り光が光源である半導体レーザに入射し、そのことにより半導体レーザの発振が不安定になってしまう場合がある。その結果、伝送速度の高速化が困難となる。そこで、高速通信で用いられる光アイソレータを光送受信モジュールに設置することが考えられる。
【０００６】
光アイソレータを使用する場合、光送受信モジュールの半導体レーザから出射される光線の光軸中に、配置する必要がある。しかしながら、一般の光通信用のバルク型光アイソレータを配置することは、特許文献１に記載の光送受信モジュールに対しては困難である。従って、同文献内（特許文献１）に記載の光フィルタを埋め込む方法と同様に、光アイソレータを光ファイバの光路中に埋め込む必要がある。
【０００７】
光フィルタはポリイミドやガラス基板等の薄い基板に、誘電体多層膜を形成することができるため、光ファイバの光路中に埋め込んでも、光ファイバを通過する信号光の損失は比較的小さい。尚、光学特性を司るのは多層膜部分（全膜厚は０．数μｍ〜数十μｍ）である。しかし、光アイソレータ素子を構成する光学素子の厚さは一般的に０．５〜１．５ｍｍ程度であるため、光ファイバから出射された光が対応する別の光ファイバに結合する間に、光が回折する（広がる）するため、埋め込む素子が大きくなるほど光損失が増大する問題がある。
【０００８】
また、光ファイバの光路中に光アイソレータ素子を埋め込んだものとして、特許文献２に記載の光アイソレータが知られている。この光アイソレータにおいては、光アイソレータ素子を埋め込む部分の光ファイバを局所的に加熱してモードフィールド径を拡大させたコア拡大光ファイバが用いられている。光ファイバを局所的に加熱し、屈折率調整用としてコア部に添加されているドーパントをクラッド部に拡散させることにより、モードフィールド径が拡大されたコア拡大光ファイバが作製される。
【０００９】
コア拡大光ファイバを用いることにより、厚さが比較的厚い光学素子であっても、光ファイバに低損失で埋め込むことが可能となる。しかし、光ファイバに埋め込まれる光学素子の大きさ（厚さ）によっては十分に損失が低減できない場合がある。モードフィールド径が拡大されたコア拡大光ファイバから出射される光は、光の回折原理に従い、スポットサイズに反比例して光の広がり角が小さくなるため、その分、光接続損失も小さくなる。しかしながら、一般に用いられる光ファイバのコア拡大限界は４０μｍ程度である。また、コア拡大光ファイバにおいて、光同位相面（ビームウエスト）は、一般の光ファイバと同様に、光ファイバの端面となる。従って、出射される光は必ず発散する方向に広がり、光ファイバ間の距離に比例して損失は必ず増大する。
【００１０】
また、光ファイバの光路中に光アイソレータ素子を埋め込むものとして、特許文献３に記載の構成が知られている。このモジュールにおいては、シングルモード光ファイバの先端にレンズとして機能する屈折率分布型光ファイバ（グレイテッドインデックス光ファイバ：ＧＩファイバ）が接続され、更に焦点距離調整用のコアレスファイバが接続されている。
【００１１】
この構成により、屈折率分布型光ファイバの構造パラメータや、長さを変えることにより、ビームウエストの位置を変えることができるので、焦点距離が長くなる。従って、厚さが厚い光学素子を低損失で光ファイバ間に埋め込むことが可能となる。
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−１００６２号公報
【特許文献２】特開平４−３０７５１２号公報
【特許文献３】特開２００２−１４２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
発信のみの送信モジュールであれば、光アイソレータ素子を光ファイバ内に埋め込んだものが知られている。しかし、双方向通信を行なう送受信モジュールの場合は、送信信号光を光軸から分岐するミラーや光フィルタによって受光素子に光学接続させる手段を設ける必要がある。しかしながら、光ファイバの光路中に光フィルタ挿入部と、光アイソレータ素子挿入部を個々に形成することは、コスト高、及び部品の大型化となり好ましくない。
【００１４】
また、それぞれの素子を位置決めベンチ上で実装する場合、光ファイバを基板に実装後、ダイシングソー等の機械的溝加工を行う必要がある。その場合、基板の汚染等が発生するため、追加洗浄を行ったり、ボンディング材やめっき等が劣化等したりするため、後工程に不具合が生じる。従って、光ファイバ光路内に挿入される部品は別基板を用いて形成した後、（半導体ベンチ等の）位置決め基板にパッシブ実装できることが望まれる。
【００１５】
従って、光ファイバ内に光フィルタと光アイソレータ素子とを備え、小型で高精度な送受信モジュール用の光学部品が必要となる。また、それらの素子を一体化することにより、低コストの送受信モジュール用の光学部品が必要となる。
【００１６】
そこで、本願発明は、光ファイバを支持する光ファイバ支持体に溝を形成し、その溝内に光フィルタ又はミラーと、光アイソレータ素子とを挿入することにより、小型かつ低コストの光複合デバイスを提供することを目的とする。
【００１７】
ところが、光フィルタ又はミラーによって反射される光が、光ファイバ支持体から外部に出射され、外部の受光素子に入射させるような角度面を有する溝を形成すると、光ファイバから出射された光が他の光ファイバに結合するまでの間に大きな光軸ずれが生じ、他の光ファイバに結合する際の損失が大きくなってしまう問題が生じる。
【００１８】
また、屈折率分布型光ファイバをレンズとして用いる微小光学系において、所定のスポットサイズ及び所定の焦点距離を安定して作製するためには、屈折率分布型光ファイバの長さを高精度に加工する必要がある。一般的に、光ファイバ融着器用に用いられる光ファイバカッターの切断長さ精度は、±０．５ｍｍ程度であるため、十分な精度が得られず、安定した光学特性を得ることができない問題がある。
【００１９】
本願発明は上記の問題を解決するものであり、第１の目的は、光学素子（光フィルタやミラー）と光アイソレータ素子を一体化させた複合光学素子を光ファイバ間に埋め込むことにより、半導体レーザの高速動作の安定化、及び光送受信モジュールの小型化が可能な光複合デバイスを提供することである。また、高精度に加工された位置決めベンチ（例えばＳｉベンチ）上にパッシブアライメント実装が可能な光複合デバイスを提供することを目的とする。
【００２０】
また、第２の目的は、光ファイバの屈折率と比べて屈折率の差が最も大きい光学素子を、溝の傾斜角度と異なる角度に設置することにより、光ファイバから出射されて別の光ファイバに入射する光の光軸ずれを補正することである。そのことにより、別の光ファイバに結合する際の結合損失を小さくすることである。
【００２１】
また、第３の目的は、光ファイバを支持する光ファイバ支持体に光透過性の基板を用いることにより、シングルモード光ファイバの先端に設置されたレンズとして機能する屈折率分布型光ファイバの長さ、及び溝までの距離を高精度に合わせることである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
請求項１に記載の発明は、直線状に配置された第１の光ファイバと、前記第１の光ファイバとほぼ同一直線状に配置された第２の光ファイバと、光透過性を有し、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバを支持し、前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとの間に前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバの光軸に対して第１の角度をなして斜めに形成された溝部を有する光ファイバ支持体と、前記溝部内に設置された複合光学素子と、を有し、前記複合光学素子は、少なくとも、ファラデー回転子及び前記ファラデー回転子の両側に設置された偏光子を有する光アイソレータ素子と、前記溝部の少なくとも一方の断面に設置された光フィルタ又はミラーとを有し、前記第１の角度は、前記第１の光ファイバ又は前記第２の光ファイバから出射され、前記フィルタ又は前記ミラーにより反射される光が、前記光ファイバ支持体の外部に出射される角度であることを特徴とする光複合デバイスである。
【００２３】
光フィルタは波長選択性を有し、所定の波長を有する光を反射させ、別の波長を有する光を透過させる。また、ミラーは光フィルタのように波長選択性を有することはなく、光量により入射してきた光を分岐する。
【００２４】
例えば、第１の光ファイバ側の溝部の断面に光フィルタが設置され、その光フィルタは、第１の光ファイバから出射された所定の波長を有する光を反射させ、第２の光ファイバから出射された所定の波長を有する光を透過させるものとする。この場合、第１の光ファイバから出射された光は、光フィルタで反射され、光ファイバ支持体に入射する。光ファイバ支持体の屈折率及び光複合デバイスの外部の屈折率に基づいて、光ファイバ支持体から光が光複合デバイスの外部に出射するように溝部を予め斜めに形成しておく。溝部をこのように斜めに形成すると、光フィルタで反射された光は光透過性を有する光ファイバ支持体を透過し、光複合デバイスの外部に出射する。
【００２５】
一方、第２の光ファイバから出射された光は、光アイソレータ素子を透過し、更に光フィルタを透過して第１の光ファイバに入射する。そして、第１の光ファイバ内を伝播していく。光アイソレータ素子を透過する光は所定方向（一方通行）であり、かつ所定の入射偏波面であるので、アイソレータ素子を透過して別の光学素子等で反射された光は、再度光アイソレータ素子を透過して第２の光ファイバに入射することはない。その結果、第２の光ファイバへの反射戻り光を防ぐことが可能となる。
【００２６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光複合デバイスであって、前記複合光学素子は、前記光アイソレータ素子と前記光フィルタ又は前記ミラーとの間に、楔型形状の光学素子を有し、前記光フィルタ又は前記ミラーと、前記楔型形状の光学素子と、前記光アイソレータ素子とが一体的に形成されていることを特徴とするものである。
【００２７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の光複合デバイスであって、前記第１の光ファイバは、第１のシングルモード光ファイバの先端に第１の屈折率分布型光ファイバが設置され、前記第２の光ファイバは、第２のシングルモード光ファイバの先端に第２の屈折率分布型光ファイバが設置され、前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバは、前記第１の屈折率分布型光ファイバと前記第２の屈折率分布型光ファイバとが互いに向かい合うように配置され、前記第１の屈折率分布型光ファイバの長さと前記第２の屈折率分布型光ファイバの長さとがほぼ同じであることを特徴とするものである。
【００２８】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光複合デバイスであって、前記複合光学素子のうち、前記第１の屈折率分布型光ファイバ及び前記第２の屈折率分布型光ファイバのコアの中心軸上の屈折率との差が最も大きいものが、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバの光軸に対して第２の角度をなして斜めに設置されていることを特徴とするものである。
【００２９】
溝部が光軸に対して斜めに形成されているため、例えば、第２の光ファイバから出射された光は、光アイソレータ素子を透過し、更に光フィルタを透過して第１の光ファイバに入射するまでの間に光軸ずれを起こす。そこで、斜めに形成された溝部に入射する際に生じた光軸ずれを、光ファイバとの屈折率差が最も大きい素子を斜めに配置することにより、光路を補正する。つまり、屈折率差が最も大きい素子を溝角度と異なる第２の角度で斜めに配置することにより、溝部に入射する際に屈折させられた方向と反対の方向に光を屈折させ、光軸ずれを相殺して、光軸ずれがない状態で第１の光ファイバに入射させる。このように、屈折率差が最も大きい素子で光を反対の方向に屈折させて光軸ずれを相殺することにより、光ファイバ間の結合損失を小さくすることができる。
【００３０】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光複合デバイスであって、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバは、前記光ファイバ支持体内に挿入されて支持されていることを特徴とするものである。
【００３１】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光複合デバイスであって、前記光ファイバ支持体は、表面に直線状の溝が形成され、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバは、前記直線状の溝に設置されて支持されていることを特徴とするものである。
【００３２】
請求項７に記載の発明は、直線状の位置決め溝が形成された支持基板と、前記位置決め溝に設置された請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光複合デバイスと、前記第２の光ファイバに光を入射させる発光素子と、前記第１の光ファイバから出射されて前記光フィルタ又は前記ミラーで反射され、前記光ファイバ支持体を透過した光を受光する受光素子と、を有することを特徴とする光送受信モジュールである。
【００３３】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の光送受信モジュールであって、前記第２の光ファイバは、前記発光素子側に、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバのコア径よりもコア径が小さい第３の光ファイバが融着固定されていることを特徴とするものである。
【００３４】
請求項９に記載の発明は、光ファイバが支持された光ファイバ支持体を用意し、前記光ファイバを横断し、前記光ファイバの光軸に対して第１の角度を有する溝を前記光ファイバ支持体に形成する溝形成工程と、ファラデー回転子及び前記ファラデー回転子の両側に設置された偏光子を有する光アイソレータ素子と、楔型形状の第１の光学素子と、一方の面に光フィルタ又はミラーが設置された楔型形状の第２の光学素子と、を用意し、前記光アイソレータ素子の一方の面に前記第１の光学素子を接着し、前記第１の光学素子が接着された面の反対側の面に、前記光フィルタ又は前記ミラーが設置された面の反対側の面を接着させることにより、前記光アイソレータ素子の他方の面に前記第２の光学素子を接着し、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とで前記光アイソレータ素子を挟んだ構成を有し、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子と前記光アイソレータ素子とが一体化された複合光学素子を作製する複合光学素子作製工程と、一体化された前記複合光学素子を前記光ファイバ支持体に形成された前記溝内に埋め込む工程と、を有することを特徴とする光複合デバイスの作製方法である。
【発明の効果】
【００３５】
請求項１に記載の光複合デバイスによれば、光ファイバ支持体に形成された溝部が光ファイバの光軸に対して斜めに形成されているため、光フィルタ又はミラーで反射された光を光複合デバイスの外部に出射させ、外部に設置された受光素子に受光させることが可能となる。また、光透過性の光ファイバ支持体を用いることにより、光ファイバの長さ、及び溝まで距離を容易に高精度に合わせることが可能となる。
【００３６】
請求項２に記載の光複合デバイスによれば、光アイソレータ素子と光フィルタ又はミラーとを一体化させて、光ファイバ間に配置することにより、素子全体の小型化が可能となり、光複合デバイスの製造コストを削減することが可能となる。
【００３７】
請求項４に記載の光複合デバイスによれば、複合光学素子を構成する光学素子のうち、光ファイバと比べて屈折率差が最も大きい素子が第２の角度をなして斜めに設置されていることにより、溝部が斜めに形成され、溝内の屈折率が異なる個々の物質により屈折されて生じた光軸ずれを全体として相殺し、光軸ずれを減少させることができる。そのことにより、光ファイバ間における結合損失を小さくすることが可能となる。また、溝部及び光アイソレータ素子が光軸に対して斜めに形成されているため、それらで反射され、光ファイバに戻る反射戻り光を減少させることが可能となる。
【００３８】
請求項７に記載の光送受信モジュールによれば、上記の光複合デバイスで得られる効果に加えて、予め形成された位置決め溝に光複合デバイスを配置して固定することにより、発光素子を発光させて調芯しなくても光複合デバイスを正しい位置に実装できる。つまり、パッシブアライメントを行なうことが可能となるため、光複合デバイスの実装を自動化、簡素化することができ、組み立て工程数及びコストを削減することが可能となる。
【００３９】
請求項８に記載の光送受信モジュールによれば、第２の光ファイバよりもコア径が小さい第３の光ファイバを発光素子側に融着固定させることにより、発光素子から出射した光と第２の光ファイバとの結合を良好にし、その部分での結合損失を低減することが可能となる。
【００４０】
請求項９に記載の光送受信モジュールの作製方法によれば、光フィルタ又はミラーと光アイソレータ素子とを一体化させた複合光学素子を光ファイバ間に埋め込むことにより、容易に小型の光送受信モジュールを作製することが可能となる。また、個々に光学素子を設置して光送受信モジュールを作製するよりも、製造コストを削減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本願発明の実施形態に係る光複合デバイス及び光送受信モジュールについて、図１乃至図１０を参照しつつ説明する。
【００４２】
まず、本願発明の実施形態に係る光複合デバイスの構成について図１を参照しつつ説明する。図１は、本願発明の実施形態に係る光複合デバイス１の断面図である。同図に示すように、本実施形態に係る光複合デバイス１は、光ファイバを固定するフェルール２と、レンズ付き光ファイバ３、４と、光フィルタ５と、光アイソレータ素子６と、光学素子基板７ａ、７ｂと、磁石８とからなる。
【００４３】
レンズ付き光ファイバ３、４は、それぞれシングルモード光ファイバ３ａ、４ａの先端に屈折率分布型レンズとしてのＧＩファイバ３ｂ、４ｂが融着により固定されている。
【００４４】
また、ＧＩファイバ３ｂ、４ｂは、光軸の径方向に屈折率分布を有する屈折率分布型の光ファイバであり、このＧＩファイバの径方向の屈折率分布は、次の式（１）で表される。
ｎ（ｒ）＝ｎ０（１−（Ａ／２）ｒ２）・・・式（１）
但し、ｒを中心軸からの径方向半径、ｎ０をコアの中心軸上の屈折率とする。Ａ１／２は屈折率分布定数であり、屈折率が２乗分布の場合、Ａ１／２＝（２Δ）１／２／ｒとなる。ここで、Δは比屈折率差である。
【００４５】
このＧＩファイバは、シングルモード光ファイバから出射する発散光線束を平行光線束又は収束光線束に変換し、又は光ファイバに入射する光線束を収束光線束に変換させる機能を有する。
【００４６】
フェルール２は、材質がホウケイ酸ガラス又は石英ガラスであり、光を透過するガラスフェルールからなる。フェルール２は、その内部にレンズ付き光ファイバ３、４を挿入する挿入孔が形成されている。更に、フェルール２には、フェルール２に保持されるレンズ付き光ファイバ３の光軸に対して所定の角度（図１において、光軸に直交する方向からの角度をθｇとする）をなすように溝２ａが形成されている。尚、フェルール２が本願発明の「光ファイバ支持体」に相当する。
【００４７】
そして、溝２ａを間にして、フェルール２の挿入孔には、レンズ付き光ファイバ３とレンズ付き光ファイバ４とが、ＧＩファイバ３ｂとＧＩファイバ４ｂとが互いに向かい合うように挿入されている。更に、ＧＩファイバ３ｂ、４ｂの端面は、光軸に対して溝２ａと同じ角度をなして傾斜している。
【００４８】
また、溝２ａには、光アイソレータ素子６が設置されている。この光アイソレータ素子６は、回転角が４５度のファラデー回転子６ａと、ファラデー回転子６ａの両側に設けられ、偏光方向を互いに４５度傾けた偏光子６ｂ、６ｃとからなる。また、光アイソレータ素子６のファラデー回転子６ａを一定の方向に磁化する磁石８が、ファラデー回転子６ａの周辺に設けられている。
【００４９】
更に、光アイソレータ素子６の両側には楔型形状の光学素子基板７ａ、７ｂが設置されている。具体的には、光アイソレータ素子６とＧＩファイバ３ｂとの間にガラスからなる楔型形状の光学素子基板７ａが設置され、光アイソレータ素子６とＧＩファイバ４ｂとの間にガラスからなる楔型形状の光学素子基板７ｂが設置されている。尚、光学素子基板７ａ、７ｂが本願発明の「楔型形状の光学素子」に相当する。
【００５０】
光学素子基板７ａは、ＧＩファイバ３ｂと接する面に光フィルタ５が成膜されている。従って、光学素子基板７ａとＧＩファイバ３ｂとの間に光フィルタ５が設けられていることとなる。この光フィルタ５は波長選択性を有し、所定の波長を有する光を反射し、別の波長を有する光ビームを透過させる誘電体多層膜が使用される。また、光フィルタの代わりに、光を分岐させるミラーを用いても構わない。この場合、光フィルタのように波長選択によって光を分波させるのではなく、光量によって光を分岐させる。
【００５１】
以上のように、光フィルタ５と、光アイソレータ素子６と、光学素子基板７とが一体的に形成されており、その一体化された状態で、溝２ａ内に埋め込まれていることとなる。この光フィルタ５、光アイソレータ素子６、及び光学素子基板７を一体的に形成したものが、本願発明の「複合光学素子」に相当する。
【００５２】
また、光学素子基板７ａは、光フィルタ５が成膜されている面の反対側の面が、レンズ付き光ファイバ３、４の光軸に対して所定の角度（図１では、中心軸に直交する軸からの角度θｆとして図示している）をなして、溝２ａの角度とは異なる角度で傾斜している。光学素子基板７ｂは、ＧＩ光ファイバ４ｂと面する反対側の面が、レンズ付き光ファイバ３、４の光軸にして所定の角度θｆをなして、溝２ａの角度とは異なる角度で傾斜している。
【００５３】
更に、偏光子６ｂは、ファラデー回転子６ａと接する面が、角度θｆをなして溝２ａの角度と異なる角度で傾斜している。偏光子６ｃは、ファラデー回転子６ａと接する面が、角度θｆをなして溝２ａの角度と異なる角度で傾斜している。従って、ファラデー回転子６ａは、偏光子６ｂ及び偏光子６ｃと接する面の両面が角度θｆをなして傾斜している。つまり、光アイソレータ素子６全体が角度θｆをなして傾斜している。本実施形態においいては、楔型形状の光学素子基板７ａ、７ｂで光アイソレータ素子６を挟むことにより、光アイソレータ素子６を斜めに傾けている。
【００５４】
本実施形態においては、複合光学素子を構成する光学素子の中で、ファラデー回転子６ａの屈折率が最も大きく、ＧＩファイバのコアの中心軸上の屈折率との差が最大となる素子である。そして、屈折率が一番大きいファラデー回転子６ａ（屈折率＝２．４１）を所定の角度θｆをなして斜めに配置している。
【００５５】
尚、光アイソレータ素子６全体を角度θｆ傾けたが、光アイソレータ素子６を構成するファラデー回転子６ａだけを傾けても良い。この場合、偏光子６ｂ（６ｃ）とファラデー回転子６ａとの間に楔型ガラスを挿入し、その楔型ガラスの角度を調整してファラデー回転子６ａだけを斜めに傾けても良い。
【００５６】
更に、フェルール２の側面には、光アイソレータ素子６の入射偏光方向を示す基準面となる基板９が設置されている。この基板９は、基準面としての機能の他、フェルール２に形成された溝部の機械的強度を向上させる機能を有する。更に、基板９の材料としてガラス基板を用い、表面にカットフィルタ９ａを成膜することもできる。このカットフィルタ９ａは、光フィルタ５で反射される光のうち、余分な信号を除去する機能を有する。また、カットフィルタ９ａの代わりにＡＲコートが成膜されたガラス基板を用いてもよい。尚、これらの効果を有する基板９を設置しなくても構わない。
【００５７】
このような光複合デバイスは、ダイシングソー等の外周スライサーによってフェルール２を削って溝部２ａを形成し、光フィルタ５、光アイソレータ素子６及び光学素子基板７が一体化された複合光学素子を埋め込み、接着固定することにより作製される。これにより、レンズ付き光ファイバ３、４が一直線上に配列されるため、光ファイバ間の光軸合わせが不要となり、容易に光複合デバイス１を作製することが可能となる。
【００５８】
光複合デバイス１の作製方法について更に詳しく説明する。まず、ガラスからなる基板の一方の面に光フィルタ５を成膜する。そして、光フィルタ５が成膜された面の反対側の面を斜めに削ることで、楔型形状の光学素子基板７ａを作製する。光学素子基板７ｂも面を斜めに削ることで、楔型形状に形成する。尚、予め面を削ることにより楔型形状にした光学素子基板７ａの一方の面に、光フィルタ５を成膜してもよい。
【００５９】
次に、楔型形状の光学素子基板７ａ、７ｂで光アイソレータ素子６を挟んで接着し、光フィルタ、光学素子基板７ａ、７ｂ、及び光アイソレータ素子６が一体化された複合光学素子を形成する。光学素子基板７ａについては、光フィルタ５が成膜されている面の反対の面を光アイソレータ素子６に接して接着する。尚、楔型形状の光学素子基板７ａ、７ｂにより光アイソレータ素子６を挟んで接着した後に、光学素子基板７ａに光フィルタ５を成膜しても構わない。
【００６０】
そして、一体化された複合光学素子をフェルール２の溝部２ａに埋め込み、接着固定することで複合光学デバイス１を作製する。このように、異なる機能を有する光学素子（光フィルタ５、光学素子基板７ａ、７ｂ、光アイソレータ素子６）を一体化させることにより、複合光学デバイス１を小型化することが可能となり、個別に光学素子を設置するよりも製造コストを削減することが可能となる。
【００６１】
また、本実施形態においては、フェルール２がホウケイ酸ガラス又は石英ガラスからなり、光透過性を有しているため、レンズ付き光ファイバ３、４の設置を高精度に行うことが可能となる。
【００６２】
レンズ付き光ファイバ３、４は別々に作製されるのではなく、予めＧＩファイバの両端にシングルモード光ファイバを融着固定したものを用いて作製される。予めシングルモード光ファイバ−ＧＩファイバ−シングルモード光ファイバからなる光ファイバを準備し、光透過性を有するフェルール２の挿入孔に挿入して接着固定する。接着後、シングルモード光ファイバとＧＩファイバとの接合位置及びＧＩファイバの長さを考慮してフェルール２を削って溝２ａを形成する。この溝２ａを形成する際に、ＧＩファイバも一緒に削り、そのことによりＧＩファイバの長さを調整する。このような作業は、フェルール２が光透過性を有するから可能となる。
【００６３】
以上のように、ＧＩファイバの長さ、及び溝までの距離を容易に高精度に合わせることが可能となるため、高性能な光複合デバイスを容易に作製することができる。
【００６４】
尚、本実施形態においては、レンズ付き光ファイバ３、４が挿入されたフェルール２を用いた例について説明したが、本願発明はそれに限られず、光透過性を有する光ファイバ支持体であれば良い。例えば、レンズ付き光ファイバ３、４を支持する直線状の溝が形成されたガラス基板により、レンズ付き光ファイバ３、４を支持しても良い。溝の断面形状をＶ字型に形成し、そのＶ字型溝にレンズ付き光ファイバ３、４を設置し、その上からガラス基板で押さえて接着して光複合デバイスを作製しても良い。溝を有する基板、又は上から押さえる基板の少なくとも一方が、透過性の基板であれば良いので、ガラス基板の代わりにフェライト等の快削性基板等を用いることもできる。尚、溝の断面形状はＶ字型である必要はなく、矩形状でも良い。
【００６５】
次に、本実施形態に係る光複合デバイスを備えた光送受信モジュールの構成について、図２及び図３を参照しつつ説明する。図２は、本願発明の実施形態に係る光送受信モジュールの上面図である。図３は、本願発明の実施形態に係る光送受信モジュールの断面図である。
【００６６】
図２に示すように、本実施形態に係る光送受信モジュール１０は、主に、支持基板１１と、支持基板１１に実装されている光複合デバイス１とからなる。支持基板１１は、例えばＳｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の半導体基板や、精密に加工されたガラス基板、セラミック基板、又は金属基板であっても良い。この支持基板１１は同一軸上にＶ溝１６と、Ｖ溝１６より幅が狭いＶ溝１７が形成されている。
【００６７】
Ｖ溝１６には、光複合デバイス１のフェルール２が押し込まれて固定されている。また、Ｖ溝１７には、シングルモード光ファイバ４ａが押し込まれて固定されている。シングルモード光ファイバ４ａの先には、シングルモード光ファイバ４ａに光信号を出力する、例えば半導体レーザからなる発光素子１２と、発光素子１２をモニターするモニター素子１３とが設けられている。
【００６８】
更に、図３に示すように、Ｖ溝１６には、光学素子５に対応する位置に溝１８が形成されており、溝１８内に、光ファイバ３ａからの光信号が入力する受光素子１４と、プリアンプ１５とが設置されている。また、光複合デバイス１にカットフィルタ９ａが成膜された基板９が設置されている場合は、基板９は溝１８内に挿入されることとなる。
【００６９】
支持基板１１に一般的にはＳｉ等の半導体基板を使用し、フォトリソグラフィ技術によりＶ溝１６、１７を形成することにより、光複合デバイス１と発光素子１２との間の正確な位置合わせが可能となる。つまり、高精度なフォトリソグラフィ技術によって、Ｖ溝１６、１７と、発光素子１２の位置合わせパターンを精度良く形成することができるため、光複合デバイス１はＶ溝１６、１７で精度良く位置決めされ、発行素子１２は位置合わせパターンにより正しい位置に取り付けることができる。その結果、光複合デバイス１の軸線上に正確に発光素子１２を配置することが可能となり、発光素子１２を発光させて調芯しなくても光複合デバイス１を正しい位置に実装できる。このように、パッシブアライメントを行なうことができるため、光複合デバイス１の実装を自動化することができ、組み立て工程数の削減化及び低コスト化を図ることができる。
【００７０】
尚、本実施形態においては、Ｓｉ等の半導体からなる支持基板１１上に光複合デバイス１と、発光素子１２と、受光素子１４とを設置したが、例えば、筐体内に光複合デバイス１等を設けてもよい。その場合であっても、本実施形態と同じ作用及び効果を奏することができる。
【００７１】
（作用及び効果）
本実施形態に係る光複合デバイス１及びそれを備えた光送受信モジュール１０によると、以下のような好適な作用及び効果を奏することができる。
【００７２】
シングルモード光ファイバ３ａを伝播してきた所定の波長を有する光は、ＧＩファイバ３ｂの先端から出射し、光フィルタ５によって反射される。このように、レンズ付き光ファイバ３から出射される所定の波長を有する光を反射させるように、光フィルタ５の特性を予め決定しておく。
【００７３】
溝２ａは、レンズ付き光ファイバ３、４の光軸に対して所定の角度（図１において、光軸に直交する方向からの角度をθｇとする）をなして傾斜しているため、光は光フィルタ５によって、レンズ付き光ファイバ３の光軸に対して所定の角度をなして反射される。フェルール２は透明なガラスでできているため、光学素子５で反射された光はフェルール２を透し、受光素子１４に入射する。このように、溝２ａが光軸に対して傾斜しているため、光フィルタ５で反射された光のうちの、レンズ付き光ファイバ３に戻る反射戻り光を減少させることができる。それとともに、反射光を、光複合デバイス１の外部に設置した受光素子１４に入射させることが可能となる。
【００７４】
尚、フェルール２の側面にカットフィルタ９ａを設けた場合は、フェルール２を透過した光は更にカットフィルタ９ａを透過する。このカットフィルタ９ａを設けることにより、光結合損失、光散乱又は光クロストークの影響を小さくすることが可能となる。また、カットフィルタ９ａの代わりにＡＲコート付きガラス基板を設けることにより、反射損失及び光散乱を抑制することができる。
【００７５】
一方、発光素子１２から出射された光はシングルモード光ファイバ４ａに入射し、シングルモード光ファイバ４ａを伝播してＧＩファイバ４ｂから出射し、光学素子基板７ｂに入射する。このとき、溝２ａが光軸に対して傾斜しているため、ＧＩファイバ４ｂの端面で反射された光のうち、レンズ付き光ファイバ４に戻る反射戻り光を減少させることができる。
【００７６】
光学素子基板７ｂに入射した光は、光学素子基板７ｂを透過して光アイソレータ素子６の偏光子６ｃに入射する。偏光子６ｃに入射した光は、所定の方向に軸を持った直線偏光であり、偏光子６ｃの入射偏方向とほぼ一致しているので、低損失で光は通過して、ファラデー回転子６ａに入射する。ファラデー回転子６ａの回転角は４５度であるため、ファラデー回転子６ａを透過すると軸が４５度傾いた直線偏光となる。そして、偏光子６ｃに対して偏光方向が４５度傾いた偏光子６ｂに入射する。ファラデー回転子６ａによって直線偏光は４５度傾いているため、光は偏光子６ｂを透過する。
【００７７】
そして、光アイソレータ素子６を透過した光は、更に光学素子基板７ａ及び光フィルタ５を透過し、フェルール２内のＧＩファイバ３ｂに入射する。このように、レンズ付き光ファイバ４から出射される所定の波長を有する光を透過させるように、光フィルタ５の特性を予め決定しておく。ＧＩファイバ３ｂに入射した光はシングルモード光ファイバ３ａに入射し、シングルモード光ファイバ３ａを伝播していく。光がＧＩファイバ３ｂに入射する際に、光フィルタ５や光学素子基板７ａ等の素子で反射され、反射光が偏光子６ｂに入射する場合がある。偏光子６ｂに入射し透過した直線偏光の反射光は、ファラデー回転子６ａを透過すると更に軸が４５度傾く。従って、ファラデー回転子６ａを２回透過することにより、偏光方向が９０度回転することとなる。その結果、反射光は偏光子６ｃを透過することができず、レンズ付き光ファイバ４に反射光が戻ることがない。
【００７８】
また、レンズ付き光ファイバ４から出射した光の一部が、偏光子６ｃの端面で反射されるが、光アイソレータ素子６が光軸に対して所定の角度（図１において、光軸に直交する方向からの角度をθｆとする）をなして傾斜しているため、レンズ付き光ファイバ４に戻る反射戻り光を減少させることができる。
【００７９】
このように、溝２ａ及び光アイソレータ素子６が、それぞれ光軸に対して所定の角度をなしているため、レンズ付き光ファイバ３、４に戻る反射戻り光を減少させることが可能となる。そして、傾斜角度を大きくするほど、反射戻り光を更に減少させることが可能となる。
【００８０】
しかしながら、溝２ａが所定の角度をなして斜めに傾斜しているため、レンズ付き光ファイバ４から出射された光がレンズ付き光ファイバ３に入射するまでの間に、大きな光軸ずれが生じ、レンズ付き光ファイバ３に結合する際の損失が大きくなってしまう。このとき、複合光学素子のうち、屈折率が最も大きい素子の角度を調整することにより、その光軸ずれを補正することができる。
【００８１】
本実施形態においては、ファラデー回転子６ａの屈折率が最も大きく、レンズ付き光ファイバ３、４との比屈折率差が最も大きい。このファラデー回転子６ａを所定の角度をなして傾斜させることにより、光軸ずれを補正することができる。つまり、屈折率差が最も大きい素子（本実施形態ではファラデー回転子６ａ）を斜めに配置することにより、溝２ａに入射する際に屈折させられた方向と反対の方向に光を屈折させ、光軸ずれを相殺して、光軸ずれがない状態でレンズ付き光ファイバ３に入射させる。このように、屈折率が最も大きい素子で光を反対の方向に屈折させて光軸ずれを相殺することにより、光ファイバ間の結合損失を小さくすることができる。
【００８２】
（実施例）
次に、光複合デバイス１の外部に光を出射させる角度について、図４乃至図８を参照しつつ具体的に説明する。図４は、実施例１及び実施例２における光複合デバイスの断面図である。図５は、実施例３及び実施例４における光複合デバイスの断面図である。図６は、実施例５及び実施例６における光複合デバイスの断面図である。図７及び図８は、実施例１乃至実施例６をまとめた表である。
【００８３】
（実施例１）
実施例１において、光複合デバイス１の構成を具体的に、以下のようにした。
フェルール２（ホウケイ酸ガラス）の屈折率：１．４９
光複合デバイス１の外部空間：空気（屈折率＝１．００）
溝２ａの角度θｇ：４５°
【００８４】
上記の条件下では、レンズ付き光ファイバ３から出射された光は、図４に示すように、光フィルタ５により反射角度θｒ＝９０°（レンズ付き光ファイバ３の光軸となす角度）で反射される。そして、フェルール２内を透過し、フェルール２と外部空間（空気）との境界面に垂直に入射する。つまり、境界面に垂直な方向を基準軸とした場合、その基準軸に対して角度θ１＝０°で入射する。そして、外部空間（空気）に垂直に出射する。つまり、基準軸に対して角度θ２＝０°で出射する。フェルール２から出射された光は、外部の受光素子１４で受光される。
【００８５】
（実施例２）
フェルール２（石英ガラス）の屈折率：１．４４
光複合デバイス１の外部空間：樹脂（屈折率＝１．５２）
溝２ａの角度θｇ：４５°
【００８６】
上記の条件下では、光ファイバ３から出射された光は、図４に示すように、光フィルタ５により反射角度θｒ＝９０°で反射される。そして、フェルール２内を透過し、フェルール２と外部空間（樹脂）との境界面に垂直に入射する。つまり、境界面に垂直な方向を基準軸とした場合、その基準軸に対して角度θ１＝０°で入射する。そして、外部空間（空気）に垂直に出射する。つまり、基準軸に対して角度θ２＝０°で出射する。フェルール２から出射された光は、受光素子１４で受光される。
【００８７】
実施例１及び実施例２から分かるように、溝２ａの角度を４５°とし、フェルール２と外部空間との境界面に光を垂直に入射させる構成の場合、光はフェルール２から外部空間に垂直に出射されることになる。
【００８８】
（実施例３）
実施例３において、光複合デバイス１の構成を具体的に、以下のようにした。
フェルール２（ホウケイ酸ガラス）の屈折率：１．４９
光複合デバイス１の外部空間：空気（屈折率＝１．００）
溝２ａの角度θｇ：３０°
【００８９】
上記の条件下では、光ファイバ３から出射された光は、図５に示すように、光フィルタ５により反射角度θｒ＝６０°で反射される。そして、フェルール２内を透過し、フェルール２と外部空間（空気）との境界面に入射角度θ１＝３０°で入射する。そして、外部空間（空気）に出射角度θ２＝約４８．２°で出射する。フェルール２から出射された光は、受光素子１４で受光される。
【００９０】
（実施例４）
実施例４において、光複合デバイス１の構成を具体的に、以下のようにした。
フェルール２（石英ガラス）の屈折率：１．４４
光複合デバイス１の外部空間：樹脂（屈折率＝１．５２）
溝２ａの角度θｇ：３０°
【００９１】
上記の条件下では、光ファイバ３から出射された光は、図５に示すように、光フィルタ５により反射角度θｒ＝６０°で反射される。そして、フェルール２内を透過し、フェルール２と外部空間（樹脂）との境界面に入射角度θ１＝３０°で入射する。そして、外部空間（樹脂）に出射角度θ２＝約２８．３°で出射する。フェルール２から出射された光は、受光素子１４で受光される。
【００９２】
（実施例５）
実施例５において、光複合デバイス１の構成を具体的に、以下のようにした。
フェルール２（ホウケイ酸ガラス）の屈折率：１．４９
光複合デバイス１の外部空間：空気（屈折率＝１．００）
溝２ａの角度θｇ：１５°
【００９３】
上記の条件下では、光ファイバ３から出射された光は、図６に示すように、光フィルタ５により反射角度θｒ＝３０°で反射される。そして、フェルール２内を透過し、フェルール２と外部空間（空気）との境界面に入射角度θ１＝６０°で入射する。境界面に入射した光は外部空間（空気）に出射されることなく、境界面で全反射され、フェルール２内を伝播することになる。実施例５の条件下では、光ファイバ３から出射される光は光複合デバイス１の外部に出射されず、受光素子１４で受光されることがない。
【００９４】
（実施例６）
実施例６において、光複合デバイス１の構成を具体的に、以下のようにした。
フェルール２（石英ガラス）の屈折率：１．４４
光複合デバイス１の外部空間：樹脂（屈折率＝１．５２）
溝２ａの角度θｇ：１５°
【００９５】
上記の条件下では、光ファイバ３から出射された光は、光フィルタ５により反射角度θｒ＝３０°で反射される。そして、フェルール２内を透過し、フェルール２と外部空間（樹脂）との境界面に入射角度θ１＝６０°で入射する。そして、外部空間（樹脂）に出射角度θ２＝約５５．１°で出射する。フェルール２から出射された光は、受光素子１４で受光される。
【００９６】
以上、各実施例について具体的に説明したが、各実施例をまとめたものを図７及び図８の表に示す。図７は、フェルール２がホウケイ酸ガラス（屈折率＝１．４９）からなり、光複合デバイス１の外部空間が空気（屈折率＝１．０）からなる場合において、フェルール２から外部空間に出射される光の出射角度を示す表である。
【００９７】
図７の表から分かるように、「フェルール２の屈折率＞外部空間の屈折率」という条件下では、境界面への入射角度θ１が臨界角θｃ：ｓｉｎθｃ＝（外部空間の屈折率／フェルール２の屈折率）を超えると全反射により、光は外部空間に出射することはない。本実施例においては、臨界角度θｃ＝約４２．２°となる。
【００９８】
また、図８は、フェルール２が石英ガラス（屈折率＝１．４４）からなり、光複合デバイス１の外部空間が樹脂（屈折率＝１．５２）からなる場合において、フェルール２から外部空間に出射される光の出射角度を示す表である。
【００９９】
図８の表から分かるように、「フェルール２の屈折率＜外部空間の屈折率」という条件下では、溝２ａに設置された光フィルタ５により反射された光が境界面に達することができれば、外部空間に光を出射させることが可能となる。
【０１００】
以上のように、レンズ付き光ファイバ３から光複合デバイス１の外部に光を出射させるためには、フェルール２の屈折率と光複合デバイス１の外部の屈折率とにより、溝部２ａの傾斜角度θｇを適切な角度に変える必要がある。本願発明の「光ファイバ支持体の外部に出射されるような角度」とは、上述したように、フェルール２の屈折率と外部の屈折率に応じた適切な角度となっている。
【０１０１】
（実施例７）
次に、光軸ずれを調整する一実施例について図９を参照しつつ説明する。図９は、光アイソレータ素子６（ファラデー回転子６ａ）の角度θｆに対する、光がレンズ付き光ファイバ３に入射するときの光軸ずれを表したグラフである。
【０１０２】
本実施例において、光複合デバイス１の構成を具体的に、以下のようにした。
シングルモード光ファイバ３ａ、４ａ：クラッド径が１２５［μｍ］で、モードフィールド径が約９．５［μｍ］の石英系のシングルモード光ファイバを使用した。
ＧＩファイバ３ｂ、４ｂ：軸上屈折率ｎ０＝１．４４６、比屈折率差＝０．８５％
光フィルタ５：厚さ＝１０［μｍ］で、実効屈折率ｎ１＝１．６１の誘電体多層膜からなる光フィルタを使用した。この光フィルタは、１３００〜１５００ｎｍの波長を有する光を透過させ、１５４０〜１６２０ｎｍの波長を有する光を反射させる。
光学素子基板７ａ、７ｂ：厚さ＝５００［μｍ］で、屈折率ｎ４＝１．５１のガラス基板からなる。
ファラデー回転子６ａ：厚さ＝３６０［μｍ］、屈折率ｎ２＝２．４１
偏光子６ｂ、６ｃ：厚さ＝２００［μｍ］、屈折率ｎ３＝１．５１
【０１０３】
また、発光素子１２には、出力波長が１３１０［ｎｍ］の半導体レーザを使用し、波長が１５５０［ｎｍ］の光がシングルモード光ファイバ３ａを伝播してくるものとする。更に、溝２ａの角度θｇを約４５度とする。
【０１０４】
そして、光アイソレータ素子６の角度θを変えて、シングルモード光ファイバ３ａに入射する光ビームの光軸ずれを調べた。図９にその結果を示す。同図において、横軸は光アイソレータ素子６（ファラデー回転子６ａ）の角度θｆ［度］を示しており、縦軸は光軸ずれ量［μｍ］を示している。
【０１０５】
同図に示すように、光アイソレータ素子６（ファラデー回転子６ａ）の角度θｆが約２８度のとき、光軸ずれがほぼ０［μｍ］となる。つまり、光アイソレータ素子６（ファラデー回転子６ａ）を溝部２ａの傾斜方向と反対の方向に傾斜させることにより、屈折率が異なる物質により屈折されて生じた光軸ずれを全体として相殺し、光軸ずれを減少させることが可能となる。
【０１０６】
このように光軸ずれがなくなることにより、レンズ付き光ファイバ４から出射した光がレンズ付き光ファイバ３に入射する際に生じる結合損失を減少させることが可能となる。
【０１０７】
尚、本実施形態においては、偏光子６ｂ、６ｃもファラデー回転子６ａを同じように斜めに傾けているが、光学素子基板７ａ、７ｂと偏光子６ｂ、６ｃの屈折率の差が小さいため、偏光子６ｂ、６ｃを傾けても光軸ずれの補正効果はほとんどない。つまり、屈折率差が小さいため、偏光子６ｂ、６ｃではほとんど屈折されず、光軸ずれを相殺することができないからである。従って、光軸ずれの補正効果は主にファラデー回転子６ａで得られ、ファラデー回転子６ａのみを斜めに傾けても同じ効果が得られる。
【０１０８】
また、溝２ａが約４５度の角度をなして傾斜しているため、シングルモード光ファイバ３ａを伝播してきた波長が１５５０［ｎｍ］の光は、光学素子５によって、光軸に対して約９０度の方向に反射されることとなる。つまり、光複合デバイス１に対して直交する方向に反射させることができるため、受光素子１４に効率よく入射させることが可能となる。
【０１０９】
また、発光素子１２から出射した光と光ファイバとの結合を良好にするために、シングルモード光ファイバ４ａの先端に、比屈折率差が高く、コア径の小さい（シングルモードの条件を満たした）光ファイバを融着固定すると良い。尚、シングルモード光ファイバ４ａと、比屈折率差が高く、コア径が小さい光ファイバ（ＨｉΔ光ファイバ）との融着部分は、それぞれコア径が大きく異なるので損失を生じてしまう。しかし、融着部分を加熱処理することにより、ＨｉΔ光ファイバのコア径を所定の領域で段階的に拡大することが可能となる。この処理により、融着部分での損失を低減することが可能となる。
【０１１０】
例えば、発光素子１２から出射される光のスポットサイズが約１．０［μｍ］の場合、モードフィールド径が約９．５［μｍ］のシングルモード光ファイバ４ａで直接受光すると、コア径が大きすぎるため、結合する際に損失が生じてしまう。その結合損失を減少させることが可能な複合光ファイバについて、図１０を参照しつつ説明する。図１０は、別の実施形態に係る複合光ファイバの断面図である。
【０１１１】
同図に示すように、この実施形態に係る複合光ファイバは、比屈折率差が高く、コア径が小さい光ファイバ４ｃと、シングルモード光ファイバ４ａの接合間に設置される熱処置済みＴＥＣ光ファイバ４ｄと、シングルモード光ファイバ４ａと、その先端に融着により固定されたＧＩファイバ４ｂとからなる。
【０１１２】
ここで、各光ファイバの構成について説明する。
シングルモード光ファイバ４ａ：コア径が約９．５［μｍ］、比屈折率差が０．３％
光ファイバ４ｃ：コア径が約４［μｍ］、比屈折率差が１．２％
ＴＥＣ光ファイバ４ｄ：光ファイバ４ｃに面する側からシングルモード光ファイバ４ａに向かって徐々にコア径が大きくなっている。具体的には、光ファイバ４ｃに面する部分のコア径は約４［μｍ］で、シングルモード光ファイバ４ａに向かって徐々にコア径が大きくなり、シングルモード光ファイバ４ａに面する部分ではコア径は約９．５［μｍ］となる。
【０１１３】
コア径が徐々に変化するＴＥＣ光ファイバ４ｄは、周囲から熱を加えて、コア内に含まれるＧｅ等のドーパントをクラッドに拡散させ、屈折率を変化させることにより作製される。
【０１１４】
このように、発光素子１２から出射した光をコア径の小さい光ファイバ４ｃで受光することにより、コア径が大きいシングルモード光ファイバ４ａで直接受光する場合と比べて、結合損失を減少させることができる。そして、光ファイバ４ｃとシングルモード光ファイバ４ａとの間に、ＴＥＣ光ファイバ４ｄを挟むことにより、コア径の小さい光ファイバ４ｃからコア径を徐々に拡大させて、コア径が大きいシングルモード光ファイバ４ａに結合させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本願発明の実施形態に係る光複合デバイスの断面図である。
【図２】本願発明の実施形態に係る光送受信モジュールの上面図である。
【図３】本願発明の実施形態に係る光送受信モジュールの断面図である。
【図４】本願発明の一実施例を示す光複合デバイスの断面図である。
【図５】本願発明の一実施例を示す光複合デバイスの断面図である。
【図６】本願発明の一実施例を示す光複合デバイスの断面図である。
【図７】本願発明の実施例をまとめた表である。
【図８】本願発明の実施例をまとめた表である。
【図９】本願発明の実施形態に係る光アイソレータの角度変化に対する、光の光軸ずれを表すグラフである。
【図１０】本願発明の別の実施形態に係る光ファイバの断面図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１  光複合デバイス
２  フェルール
３、４  レンズ付き光ファイバ
５  光フィルタ
６ａ  ファラデー回転子
６ｂ、６ｃ  偏光子
７ａ、７ｂ  光学素子基板
８  磁石
９  基板
９ａ  カットフィルタ
１０  光送受信モジュール
１１  実装用基板
１２  発光素子
１３  モニター受光素子
１４  受光素子
１５  プリアンプ
１６、１７  Ｖ溝
１８  溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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